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¿Cómo funcionan las Válvulas Termoiónicas? Triodo-Tubo de vacío-Tensión Anódica, Corriente Anódica
¿Cómo funcionan las Válvulas Termoiónicas? Triodo-Tubo de vacío-Tensión Anódica, Corriente Anódica
La Válvula Termoiónica, también denominada tubo de vacío; fue el primer componente electrónico “activo” inventado por el hombre. Por “activo”, entendemos que se trata de un componente que, gracias a una fuente externa de energía, proporciona una señal de potencia amplificada saliente.
Existe una gran cantidad de válvulas termoiónicas dependiendo del uso que se le vaya a dar. Éstas son empleadas principalmente para amplificar señales eléctricas, y pueden servir también de rectificadoras.
Encontraran en el catálogo de JAES una gran cantidad de Triodos.
En los países anglosajones, el triodo responde por el nombre de válvula, ya que éste permite modificar la corriente que lo atraviesa. Para explicar el principio fundamental de su funcionamiento, a menudo se le compara con un grifo que regula el flujo de agua.
El triodo ha aparecido como la evolución natural del diodo. Como ya os contamos en nuestro video anterior, la función de un diodo es la de permitir el flujo de corriente eléctrica en una dirección, y bloquearla en la otra. En efecto, el diodo está formado por dos electrodos llamados Ánodo y Cátodo. La corriente se desplaza del ánodo hacia el cátodo, y en caso de hacerla discurrir en dirección opuesta al diodo, entonces se bloquearía.
A diferencia del diodo, tal y como su nombre lo expresa, el triodo está compuesto por un tercer electrodo encajado entre el cátodo y el ánodo, llamado rejilla. Estos elementos están situados dentro de un tubo donde se ha sellado al vacío, es decir, se ha vaciado el aire y otros gases de su interior.
Para que el triodo funcione, se vuelve necesario crear una fuerte diferencia de potencial entre el ánodo y el cátodo. Por este motivo, el cátodo está unido a un filamento que alcanza temperaturas elevadas hasta llegar a emitir electrones.
En este tipo de triodo más tradicional, la rejilla está formada por un fino hilo metálico enrollado en espiral alrededor del cátodo sin llegar a tocarlo jamás. La rejilla tiene la función de ajustar la corriente, puede controlar el flujo de electrones permitiendo así la amplificación de la señal.
El ánodo está emplazado alrededor de la rejilla, éste, en cambio, recibe los electrones emitidos por el cátodo.
Ésta es una ilustración bastante simplificada del triodo. Con ello queremos decir que, solo hemos mostrado los elementos básicos del tubo, que son visibles en el dibujo mediante el cual se representa el triodo en los esquemas eléctricos tradicionales.
Tal y como vemos en el diodo, el ánodo recibe los electrones emitidos por el cátodo que no sufren ningún obstáculo por parte de la rejilla, ya que pueden pasar fácilmente a través de sus espiras.
Pese a lo mencionado, la rejilla puede afectar en el movimiento de los electrones que se dirigen al ánodo en caso de encontrarse con un potencial eléctrico distinto al del cátodo: con ello, la rejilla puede servir para hacer variar la corriente que atraviesa el triodo. Veamos cómo:
Usaremos este esquema para contemplar el efecto de la rejilla sobre la corriente que atraviesa el triodo. En cambio, esta es la curva característica del tubo cuando no se aplica ninguna tensión a la rejilla.
Ahora resulta necesario aplicar una tensión entre el ánodo y el cátodo, para así establecer, mediante diferentes valores de voltaje, la corriente que atraviesa el tubo. La tensión que ser aplica se conoce por tensión anódica, mientras la corriente que atraviesa el tubo se conoce por corriente anódica.
En este circuito se puede observar que la rejilla está conectada al cátodo para que se encuentre con el mismo potencial eléctrico que éste último. Gracias a este circuito veremos cómo se comporta el triodo, cuando la tensión entre la rejilla y el cátodo (llamada tensión de rejilla, y se muestra con las siglas Vg) sea igual a cero.
Cuando la rejilla y el cátodo tienen el mismo potencial eléctrico, es posible comparar el triodo con un diodo, ya que la rejilla no afecta a la corriente anódica. Entonces, se obtiene una curva característica cuyo curso es muy similar a la típica curva del diodo.
Es necesario hacer llegar la rejilla a un potencial eléctrico distinto de aquel del cátodo para así lograr observar su efecto sobre la corriente anódica.
Intentemos pues conectar una batería entre los dos electrodos.
Existe una gran cantidad de válvulas termoiónicas dependiendo del uso que se le vaya a dar. Éstas son empleadas principalmente para amplificar señales eléctricas, y pueden servir también de rectificadoras.
Encontraran en el catálogo de JAES una gran cantidad de Triodos.
En los países anglosajones, el triodo responde por el nombre de válvula, ya que éste permite modificar la corriente que lo atraviesa. Para explicar el principio fundamental de su funcionamiento, a menudo se le compara con un grifo que regula el flujo de agua.
El triodo ha aparecido como la evolución natural del diodo. Como ya os contamos en nuestro video anterior, la función de un diodo es la de permitir el flujo de corriente eléctrica en una dirección, y bloquearla en la otra. En efecto, el diodo está formado por dos electrodos llamados Ánodo y Cátodo. La corriente se desplaza del ánodo hacia el cátodo, y en caso de hacerla discurrir en dirección opuesta al diodo, entonces se bloquearía.
A diferencia del diodo, tal y como su nombre lo expresa, el triodo está compuesto por un tercer electrodo encajado entre el cátodo y el ánodo, llamado rejilla. Estos elementos están situados dentro de un tubo donde se ha sellado al vacío, es decir, se ha vaciado el aire y otros gases de su interior.
Para que el triodo funcione, se vuelve necesario crear una fuerte diferencia de potencial entre el ánodo y el cátodo. Por este motivo, el cátodo está unido a un filamento que alcanza temperaturas elevadas hasta llegar a emitir electrones.
En este tipo de triodo más tradicional, la rejilla está formada por un fino hilo metálico enrollado en espiral alrededor del cátodo sin llegar a tocarlo jamás. La rejilla tiene la función de ajustar la corriente, puede controlar el flujo de electrones permitiendo así la amplificación de la señal.
El ánodo está emplazado alrededor de la rejilla, éste, en cambio, recibe los electrones emitidos por el cátodo.
Ésta es una ilustración bastante simplificada del triodo. Con ello queremos decir que, solo hemos mostrado los elementos básicos del tubo, que son visibles en el dibujo mediante el cual se representa el triodo en los esquemas eléctricos tradicionales.
Tal y como vemos en el diodo, el ánodo recibe los electrones emitidos por el cátodo que no sufren ningún obstáculo por parte de la rejilla, ya que pueden pasar fácilmente a través de sus espiras.
Pese a lo mencionado, la rejilla puede afectar en el movimiento de los electrones que se dirigen al ánodo en caso de encontrarse con un potencial eléctrico distinto al del cátodo: con ello, la rejilla puede servir para hacer variar la corriente que atraviesa el triodo. Veamos cómo:
Usaremos este esquema para contemplar el efecto de la rejilla sobre la corriente que atraviesa el triodo. En cambio, esta es la curva característica del tubo cuando no se aplica ninguna tensión a la rejilla.
Ahora resulta necesario aplicar una tensión entre el ánodo y el cátodo, para así establecer, mediante diferentes valores de voltaje, la corriente que atraviesa el tubo. La tensión que ser aplica se conoce por tensión anódica, mientras la corriente que atraviesa el tubo se conoce por corriente anódica.
En este circuito se puede observar que la rejilla está conectada al cátodo para que se encuentre con el mismo potencial eléctrico que éste último. Gracias a este circuito veremos cómo se comporta el triodo, cuando la tensión entre la rejilla y el cátodo (llamada tensión de rejilla, y se muestra con las siglas Vg) sea igual a cero.
Cuando la rejilla y el cátodo tienen el mismo potencial eléctrico, es posible comparar el triodo con un diodo, ya que la rejilla no afecta a la corriente anódica. Entonces, se obtiene una curva característica cuyo curso es muy similar a la típica curva del diodo.
Es necesario hacer llegar la rejilla a un potencial eléctrico distinto de aquel del cátodo para así lograr observar su efecto sobre la corriente anódica.
Intentemos pues conectar una batería entre los dos electrodos.
La tensión de esta batería es de 2 voltios, intentemos conectar su polo positivo al cátodo, y su polo negativo a la rejilla. Ahora, la rejilla se encuentra en un potencial inferior a 2 voltios en relación al cátodo, en consecuencia, la tensión de la rejilla resultará igual a -2 voltios.
Debemos señalar que la curva característica obtenida con la tensión negativa de la rejilla se encuentra a la derecha de la curva obtenida con la tensión de rejilla equivalente a cero.
A raíz de ello, podemos deducir que, aplicando una tensión anódica determinada al triodo, la corriente anódica resultante va a ser menor cuanto más negativa sea la tensión de la rejilla.
En este esquema se puede observar que, por ejemplo, cuando el triodo funciona en las condiciones indicadas en el punto A, es decir, con Tensión Anódica de 100 voltios y con Tensión de Rejilla de 0 voltios, la Corriente Anódica resultante será de 12 miliamperios.
En cambio, cuando el triodo funcione en las mismas condiciones que vemos indicadas en el punto B, es decir, con la misma Tensión Anódica de 100 voltios, pero con una Tensión de Rejilla de -2 voltios, la Corriente Anódica resultante va a ser de apenas 6 miliamperios.
Este ejemplo nos demuestra claramente que la Corriente Anódica de un triodo no depende solo de la Tensión Anódica (como en el caso del Diodo), sino también de la Tensión de Rejilla. De hecho, incluso dejando inalterada la tensión anódica, se ha podido variar la corriente anódica al hacer cambiar la tensión de rejilla.
Esto sucede porque los electrones emitidos por el cátodo, aparte de ser atraídos por el ánodo, están experimentando ahora una fuerza de repulsión por parte de la rejilla negativa: por consiguiente, solo los electrones emitidos más rápidos van a poder pasar a través de la rejilla y alcanzar el ánodo, formando así la corriente anódica.
En realidad, tal y como sucede en el diodo, vemos como se forma una nube de electrones alrededor del cátodo del triodo. Esta nube de electrones, junto con su carga negativa y la participación de la rejilla, contribuyen en obstaculizar el camino de los electrones hacia el ánodo.
Sin embargo, mientras que en el diodo no es posible controlar la acción de repulsión que ejerce la nube electrónica sobre los electrones, esto sí es posible en el triodo gracias a la rejilla, ya que basta con variar su tensión.
Observando el esquema, podemos destacar un hecho muy importante:
Tal y como pudimos ver, es posible reducir la corriente anódica de 12 miliamperios a 6, solo con llevar la tensión de rejilla de 0 a -2 voltios, y a su vez, dejar inalterado el valor de 100 voltios de la tensión anódica.
Por otro lado, se puede reducir también de la misma manera la corriente anódica variando la tensión anódica, y, por el contrario, dejando inalterado el valor de 0 voltios de la tensión de rejilla. En este caso, se tiene que hacer funcionar el triodo según las condiciones indicadas por el punto C del esquema, al cual justamente le corresponde una corriente anódica de 6 miliamperios y una tensión de rejilla de 0 voltios.
En el esquema se puede ver que esto resulta factible al reducir la tensión anódica de 100 voltios a 60 voltios.
Se puede asumir de todas estas consideraciones que, si deseamos cambiar la tensión de rejilla para reducir la corriente anódica de 12 miliamperios a 6, bastará con una pequeña variación de dicha tensión de rejilla de 0 voltios a -2.
Por otro lado, si queremos cambiar la tensión anódica y conseguir el mismo resultado, se va a necesitar una variación de 100 voltios a 60. Esto significa una variación de 40 voltios, es decir una variación veinte veces mayor que la anterior.
Todo ello se debe a que la pequeña distancia entre la rejilla y el cátodo. La rejilla puede actuar con más eficiencia sobre la corriente anódica que el ánodo, ya que éste se encuentra más alejado del cátodo.
Entonces, podemos concluir esgrimiendo que la rejilla de un triodo es capaz de controlar la corriente anódica mediante variaciones de su propia tensión.
Debemos señalar que la curva característica obtenida con la tensión negativa de la rejilla se encuentra a la derecha de la curva obtenida con la tensión de rejilla equivalente a cero.
A raíz de ello, podemos deducir que, aplicando una tensión anódica determinada al triodo, la corriente anódica resultante va a ser menor cuanto más negativa sea la tensión de la rejilla.
En este esquema se puede observar que, por ejemplo, cuando el triodo funciona en las condiciones indicadas en el punto A, es decir, con Tensión Anódica de 100 voltios y con Tensión de Rejilla de 0 voltios, la Corriente Anódica resultante será de 12 miliamperios.
En cambio, cuando el triodo funcione en las mismas condiciones que vemos indicadas en el punto B, es decir, con la misma Tensión Anódica de 100 voltios, pero con una Tensión de Rejilla de -2 voltios, la Corriente Anódica resultante va a ser de apenas 6 miliamperios.
Este ejemplo nos demuestra claramente que la Corriente Anódica de un triodo no depende solo de la Tensión Anódica (como en el caso del Diodo), sino también de la Tensión de Rejilla. De hecho, incluso dejando inalterada la tensión anódica, se ha podido variar la corriente anódica al hacer cambiar la tensión de rejilla.
Esto sucede porque los electrones emitidos por el cátodo, aparte de ser atraídos por el ánodo, están experimentando ahora una fuerza de repulsión por parte de la rejilla negativa: por consiguiente, solo los electrones emitidos más rápidos van a poder pasar a través de la rejilla y alcanzar el ánodo, formando así la corriente anódica.
En realidad, tal y como sucede en el diodo, vemos como se forma una nube de electrones alrededor del cátodo del triodo. Esta nube de electrones, junto con su carga negativa y la participación de la rejilla, contribuyen en obstaculizar el camino de los electrones hacia el ánodo.
Sin embargo, mientras que en el diodo no es posible controlar la acción de repulsión que ejerce la nube electrónica sobre los electrones, esto sí es posible en el triodo gracias a la rejilla, ya que basta con variar su tensión.
Observando el esquema, podemos destacar un hecho muy importante:
Tal y como pudimos ver, es posible reducir la corriente anódica de 12 miliamperios a 6, solo con llevar la tensión de rejilla de 0 a -2 voltios, y a su vez, dejar inalterado el valor de 100 voltios de la tensión anódica.
Por otro lado, se puede reducir también de la misma manera la corriente anódica variando la tensión anódica, y, por el contrario, dejando inalterado el valor de 0 voltios de la tensión de rejilla. En este caso, se tiene que hacer funcionar el triodo según las condiciones indicadas por el punto C del esquema, al cual justamente le corresponde una corriente anódica de 6 miliamperios y una tensión de rejilla de 0 voltios.
En el esquema se puede ver que esto resulta factible al reducir la tensión anódica de 100 voltios a 60 voltios.
Se puede asumir de todas estas consideraciones que, si deseamos cambiar la tensión de rejilla para reducir la corriente anódica de 12 miliamperios a 6, bastará con una pequeña variación de dicha tensión de rejilla de 0 voltios a -2.
Por otro lado, si queremos cambiar la tensión anódica y conseguir el mismo resultado, se va a necesitar una variación de 100 voltios a 60. Esto significa una variación de 40 voltios, es decir una variación veinte veces mayor que la anterior.
Todo ello se debe a que la pequeña distancia entre la rejilla y el cátodo. La rejilla puede actuar con más eficiencia sobre la corriente anódica que el ánodo, ya que éste se encuentra más alejado del cátodo.
Entonces, podemos concluir esgrimiendo que la rejilla de un triodo es capaz de controlar la corriente anódica mediante variaciones de su propia tensión.